劉存緒,熊宗輝,霍麗婭,陳嘉翔
(1. 成都師范學(xué)院,成都 611130;2. 成都市溫江區(qū)政府,成都 611130)
現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類型的研究
劉存緒1*,熊宗輝2,霍麗婭1,陳嘉翔1
(1. 成都師范學(xué)院,成都 611130;2. 成都市溫江區(qū)政府,成都 611130)
通過對物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類型以及每個(gè)類型網(wǎng)絡(luò)的特性進(jìn)行研究,獲得一個(gè)高效、穩(wěn)定的物流網(wǎng)絡(luò)的方法,從而實(shí)現(xiàn)物流成本的降低和物流服務(wù)質(zhì)量的提高。將物流網(wǎng)絡(luò)按其結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)分類,并對每類物流網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)分析可知:建設(shè)成本方面線狀網(wǎng)絡(luò)最低,而完全圖網(wǎng)絡(luò)最高;效率方面完全圖最高,而線狀網(wǎng)絡(luò)最低;可靠性方面完全圖網(wǎng)絡(luò)最強(qiáng),線狀網(wǎng)絡(luò)最弱。對樹狀網(wǎng)絡(luò)的實(shí)證研究表明:分析符合實(shí)際情況。
物流網(wǎng)絡(luò);結(jié)構(gòu)類型;網(wǎng)絡(luò)特性
網(wǎng)絡(luò)化是物流系統(tǒng)的基本特征,一個(gè)高效的物流系統(tǒng),必須有一個(gè)高效的物流網(wǎng)絡(luò)作為支撐。對物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行研究,有助于對各類物流網(wǎng)絡(luò)有針對性地進(jìn)行規(guī)劃和管理,從面降低物流成本,提高物流效率。當(dāng)前對物流網(wǎng)絡(luò)的研究,大多是運(yùn)用優(yōu)化方法,建立數(shù)學(xué)模型,然后進(jìn)行求解。對于物流網(wǎng)絡(luò)本身的研究,特別是對物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類型及每類網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn)方面的研究還比較少。本文對物流網(wǎng)絡(luò)按其結(jié)構(gòu)的不同進(jìn)行分類,然后分析每個(gè)類型物流網(wǎng)絡(luò)在成本、效率、可靠性等方面的特性,這樣,物流企業(yè)可以清楚地了解每類網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),從而對物流網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更好地利用,進(jìn)行更有針對性的改進(jìn)。
物流網(wǎng)絡(luò)是進(jìn)行物流活動的基礎(chǔ)[1],是一種提供物流服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)體系[2],是產(chǎn)品從供應(yīng)地向銷售地移動的流通渠道[3]。物流網(wǎng)絡(luò)由節(jié)點(diǎn)和邊組成,物資進(jìn)行停頓和中轉(zhuǎn)的地方為節(jié)點(diǎn),而節(jié)點(diǎn)間的連線為邊。物流網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn),包括倉庫、車站、碼頭、配送中心以及物流信息的匯集點(diǎn),如果2個(gè)物流節(jié)點(diǎn)間發(fā)生了物流活動,則認(rèn)為這2個(gè)節(jié)點(diǎn)間存在一條邊。需要注意的是,這里的邊不是指地圖上實(shí)際的運(yùn)輸線路,而是指2個(gè)節(jié)點(diǎn)間存在著物流上的聯(lián)系。這樣建立起來的物流網(wǎng)絡(luò)可以分為以下幾種類型:
1)線狀網(wǎng)絡(luò)。線狀網(wǎng)絡(luò)中,有一條線將各個(gè)物流節(jié)點(diǎn)串聯(lián)起來,線狀網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)物流節(jié)點(diǎn)都可以和其他任何物流節(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生物流活動,但必需依次經(jīng)由若干個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。一個(gè)線狀網(wǎng)絡(luò)如果首尾2個(gè)節(jié)點(diǎn)間存在連線,就成了環(huán)狀網(wǎng)絡(luò),環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)可以看作是線狀網(wǎng)絡(luò)的一種。車輛進(jìn)行配送時(shí)所經(jīng)過的路徑,一條單獨(dú)的鐵路線或公路線,都屬于線狀網(wǎng)絡(luò)。
2)星狀網(wǎng)絡(luò)。星狀網(wǎng)絡(luò)中,存在一個(gè)中心節(jié)點(diǎn),這個(gè)節(jié)點(diǎn)與其余每個(gè)節(jié)點(diǎn)都存在連線。其余節(jié)點(diǎn)都與中心節(jié)點(diǎn)相連,但相互之間沒有連線。衛(wèi)星城與中心城市間的連接關(guān)系屬于星狀網(wǎng)絡(luò)。
3)樹狀網(wǎng)絡(luò)。樹狀物流網(wǎng)絡(luò)中,物流節(jié)點(diǎn)有層級之分。每個(gè)層級的節(jié)點(diǎn)只和上一級和下一級的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生連線,不會越級連線。同時(shí),同一層級的節(jié)點(diǎn)間不產(chǎn)生連線。分銷網(wǎng)絡(luò)是最常見的樹狀網(wǎng)絡(luò),總經(jīng)銷商在最頂端,下面每個(gè)層級分別是區(qū)地分銷商、批發(fā)商、零售商等,同一層級間不能進(jìn)行商品的流動,否則就屬于竄貨行為。
4)軸輻式網(wǎng)絡(luò)。軸輻式網(wǎng)絡(luò)中存在若干個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn),每個(gè)普通節(jié)點(diǎn)都與某個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)相連。普通節(jié)點(diǎn)相互間沒有連線,而樞紐節(jié)點(diǎn)之間有較多的連接線,相互間的可達(dá)性很強(qiáng)??爝f網(wǎng)是典型的軸輻式網(wǎng)絡(luò),快件先由縣城送往中心城市,再集中送達(dá)另一中心城市,最后分發(fā)到每個(gè)目的地。
5)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)與周邊的部分節(jié)點(diǎn)相連接,形成一種網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)也可分為普通節(jié)點(diǎn)和樞紐節(jié)點(diǎn),普通節(jié)點(diǎn)是線路上的點(diǎn),對貨物只承擔(dān)收發(fā)或“路過”的功能;樞紐節(jié)點(diǎn)是2條線路的交叉點(diǎn),還要承擔(dān)中轉(zhuǎn)的功能。鐵路網(wǎng)、公路網(wǎng)都具有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的特征。
6)完全圖網(wǎng)絡(luò)。完全圖網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都與其余的節(jié)點(diǎn)直接相連。任意2個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都具有最強(qiáng)的可達(dá)性,任意2個(gè)節(jié)點(diǎn)間貨物的運(yùn)輸都不需經(jīng)過中間節(jié)點(diǎn)而直接實(shí)現(xiàn)?,F(xiàn)實(shí)生活中完全圖網(wǎng)絡(luò)很少見,航空網(wǎng)絡(luò)在一定程度上具有完全圖網(wǎng)絡(luò)的特征。
物流網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本主要包括節(jié)點(diǎn)的建設(shè)費(fèi)用和線路的建設(shè)費(fèi)用2個(gè)部分。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)越多,網(wǎng)絡(luò)中連接線的總長度越長,都會使網(wǎng)絡(luò)具有更高的建設(shè)成本。由于物流網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量多少對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒有影響,故本文僅考慮線路的建設(shè)費(fèi)用。
線狀網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)依次與鄰近的節(jié)點(diǎn)相連接,連接邊短,網(wǎng)絡(luò)中邊的數(shù)量也少,所以其連接線總長度比較短。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)都是與周邊的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接,連線長度較短,但網(wǎng)絡(luò)中連接邊的數(shù)量比較多,所以連接線總長度也比線狀網(wǎng)絡(luò)長。星狀網(wǎng)絡(luò)中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要單獨(dú)與中心節(jié)點(diǎn)相連,因而具有較長的連接線總長度。樹狀網(wǎng)絡(luò)由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)只與上層的節(jié)點(diǎn)相連,底層節(jié)點(diǎn)不直接與最頂層的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接,所以連接線總長度比星狀網(wǎng)絡(luò)短。但容易看出,樹狀網(wǎng)絡(luò)的連接線總長度比線狀網(wǎng)絡(luò)長。軸輻式網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)分別與樞紐節(jié)點(diǎn)相連,普通節(jié)點(diǎn)之間沒有連線,情況與樹狀網(wǎng)絡(luò)類似。但由于軸輻式網(wǎng)絡(luò)中樞紐節(jié)點(diǎn)之間的連線比樹狀網(wǎng)絡(luò)中更多,故其連接線總長度比樹狀網(wǎng)絡(luò)要長。完全圖網(wǎng)絡(luò)中,任意2個(gè)節(jié)點(diǎn)間都存在連接線,連接邊的數(shù)量非常多,并且不論2節(jié)點(diǎn)間距離的遠(yuǎn)近,都進(jìn)行了連接,所以網(wǎng)絡(luò)中連接線總長度非常大。
從物流網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本來看,線狀網(wǎng)絡(luò)的成本最低,網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本稍高,樹狀、軸輻式和星狀網(wǎng)絡(luò)更高,而完全圖網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)費(fèi)用最高。
一般來說,如果一個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)能將貨物以較低的成本在較短的時(shí)間內(nèi)送達(dá)目的地,就認(rèn)為這一物流網(wǎng)絡(luò)具有較高的效率。一個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)的效率,主要取決于網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)間連接線的長短和轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)的多少。
網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度可以用來反映物流網(wǎng)絡(luò)的效率,它是指網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)對之間距離的平均值[4]。一個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度短,則說明該網(wǎng)絡(luò)的效率較高。對于規(guī)模一定的物流網(wǎng)絡(luò),平均路徑長度取決于網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類型。
線狀物流網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)只與最近的2個(gè)節(jié)點(diǎn)相連接,與更遠(yuǎn)處節(jié)點(diǎn)的物流活動必須經(jīng)由線上的其他節(jié)點(diǎn)才能進(jìn)行,網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度較長。完全圖物流網(wǎng)絡(luò)中任意2個(gè)節(jié)點(diǎn)間都存在連接邊直接相連,不存在繞行和中轉(zhuǎn)的情況,所以其平均路徑長度是所有類型的物流網(wǎng)絡(luò)中最短的。
星狀物流網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)間的物流活動都由中心節(jié)點(diǎn)中轉(zhuǎn),任意2個(gè)節(jié)點(diǎn)間的貨物輸送只需經(jīng)過2條邊就能實(shí)現(xiàn),所以星狀網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度較短。
樹狀物流網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)被劃分為若干個(gè)層級,網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度與層級的多少有關(guān)。節(jié)點(diǎn)的層級越少,平均路徑長度越短,當(dāng)只有2個(gè)層級時(shí),樹狀網(wǎng)絡(luò)其實(shí)就是星狀網(wǎng)絡(luò)。所以,樹狀物流網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度比星狀網(wǎng)絡(luò)要長一些。
軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)中物資由普通節(jié)點(diǎn)運(yùn)送到區(qū)域的中心節(jié)點(diǎn),在中心節(jié)點(diǎn)間運(yùn)輸后,由另一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)分送到目的地。物資在軸輻式網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)輸一般經(jīng)過3條邊就能完成,所以其平均路徑長度比星狀網(wǎng)絡(luò)長,但比多數(shù)樹狀網(wǎng)絡(luò)要短。
網(wǎng)狀物流網(wǎng)絡(luò)可以看作是多條線狀網(wǎng)絡(luò)疊加而成,所以網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中物資的輸送情況與線狀網(wǎng)絡(luò)有些類似。不過由于線狀網(wǎng)絡(luò)中2個(gè)節(jié)點(diǎn)間存在多條線路,貨物運(yùn)輸時(shí)可以選擇繞行距離較短的線路進(jìn)行,故其平均路徑長度比線狀網(wǎng)絡(luò)要短。但由于節(jié)點(diǎn)間的物流活動一般要經(jīng)過多個(gè)節(jié)點(diǎn)才能完成,網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度比樹狀網(wǎng)絡(luò)要長。
從以上的分析可知,就物流網(wǎng)絡(luò)的效率來說,完全圖網(wǎng)絡(luò)的效率最高,星狀網(wǎng)絡(luò)次之,接下來依次是軸輻式網(wǎng)絡(luò)、樹狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),而線狀網(wǎng)絡(luò)的效率是最低的。
網(wǎng)絡(luò)的可靠性指網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)和連接邊失效后,即某些節(jié)點(diǎn)刪除、某些連接邊斷開后,網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)是否還能保持連通。物流網(wǎng)絡(luò)的可靠性需要通過節(jié)點(diǎn)的度來分析。一個(gè)節(jié)點(diǎn)的度指與這個(gè)節(jié)點(diǎn)相連的邊的數(shù)量[4]。如果網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的度都比較小,則網(wǎng)絡(luò)可靠性低;如果網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的度都比較大,則網(wǎng)絡(luò)的可靠性高;如果網(wǎng)絡(luò)中少數(shù)節(jié)點(diǎn)的度大而多數(shù)節(jié)點(diǎn)的度小,則該網(wǎng)絡(luò)具有對隨機(jī)攻擊的可靠性和對蓄意攻擊的脆弱性。
線狀網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)的度都非常小,一般都是2,所以只要有任意一兩個(gè)節(jié)點(diǎn)失效,都會使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)斷開而失去連通性,因此其可靠性很差。完全圖網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)的度都非常大,這類網(wǎng)絡(luò)中即使有很多節(jié)點(diǎn)失效,其余的節(jié)點(diǎn)也能繼續(xù)保持連通,所以其可靠性很強(qiáng)。
星狀、樹狀和軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)的度的情況比較類似,都是少數(shù)中心節(jié)點(diǎn)的度非常大,多數(shù)普通節(jié)點(diǎn)的度很小,所以這3類結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)都具有對隨機(jī)攻擊的可靠性和對蓄意攻擊的脆弱性。
網(wǎng)狀物流網(wǎng)絡(luò)中存在一部分度較大的節(jié)點(diǎn),一般是2條線路的交匯點(diǎn),也存在一部分度較小的普通節(jié)點(diǎn)。所以網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的可靠性介于完全圖網(wǎng)絡(luò)和星狀等網(wǎng)絡(luò)之間,總體可靠性較高。
可見,各種結(jié)構(gòu)類型的物流網(wǎng)絡(luò)中,完全圖網(wǎng)絡(luò)的可靠性最強(qiáng),線狀網(wǎng)絡(luò)的可靠性最弱,其余類型的網(wǎng)絡(luò)都在一定程度上表現(xiàn)出對隨機(jī)攻擊的可靠性和對蓄意攻擊的脆弱性。因此,要加強(qiáng)物流網(wǎng)絡(luò)的可靠性,對線狀網(wǎng)絡(luò)來說只有改變其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn);對星狀、樹狀、軸輻式等網(wǎng)絡(luò)來說,則應(yīng)盡力保障少數(shù)中心節(jié)點(diǎn)的安全。
楊華等[5]用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法對快遞網(wǎng)進(jìn)行分析,揭示了快遞網(wǎng)的一些特性。本文利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究方法,通過對一個(gè)樹狀物流網(wǎng)絡(luò)的情況進(jìn)行實(shí)證分析,以檢驗(yàn)前文分析的正確性。前面的分析表明,樹狀物流網(wǎng)絡(luò)在效率方面的特點(diǎn)是具有較高的效率,在可靠性方面的特點(diǎn)是具有對隨機(jī)攻擊的可靠性和對蓄意攻擊的脆弱性。下面通過實(shí)際數(shù)據(jù)對這一結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證。
某石化企業(yè)在某城市的銷售公司將銷售區(qū)域分為若干個(gè)片區(qū),每個(gè)片區(qū)的分公司直接向總公司進(jìn)油,并將油品銷售給片區(qū)中的加油站,由加油站將油品銷售給前來加油的客戶。這一成品油分銷網(wǎng)絡(luò)具有典型的樹狀網(wǎng)絡(luò)的特征,對其進(jìn)行實(shí)證分析可以得到樹狀物流網(wǎng)絡(luò)的特性。
1)網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度L定義為網(wǎng)絡(luò)中任意一對節(jié)點(diǎn)間最短距離的平均值,即:
其中:N為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù);dij為連接i,j2個(gè)節(jié)點(diǎn)的最短路徑上的邊數(shù)。經(jīng)計(jì)算,該樹狀物流網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度L=3.54。該網(wǎng)絡(luò)中,產(chǎn)品從最頂端到消費(fèi)者平均要經(jīng)過3.54條邊,其平均路徑長度較短。這是因?yàn)槌善酚蛯儆谖kU(xiǎn)品,其運(yùn)輸成本較高,需要采用平均路徑較短的網(wǎng)絡(luò)以降低成本。而本文的分析認(rèn)為樹狀網(wǎng)絡(luò)的成本只高于線狀網(wǎng)絡(luò),比星狀、軸輻式等網(wǎng)絡(luò)都要低,這與實(shí)際情況是吻合的。
2)度分布。節(jié)點(diǎn)i的度ki定義為與該節(jié)點(diǎn)連接的其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)目,即與該節(jié)點(diǎn)相連的邊的數(shù)目。網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的度的分布情況用分布函數(shù)P(k)表示,P(k)定義為網(wǎng)絡(luò)中度為k的節(jié)點(diǎn)數(shù)占節(jié)點(diǎn)總數(shù)的比例。
在實(shí)際應(yīng)用中,為了描述的直觀和方便,一般用累積度分布函數(shù)(cumulative degree distribution function)表示節(jié)點(diǎn)度的分布狀況。累積度分布函數(shù)定義為:
其中:k為節(jié)點(diǎn)的度。累積度分布函數(shù)Pk表示的是度不小于k的節(jié)點(diǎn)的概率分布。如圖1所示,該網(wǎng)絡(luò)的度分布在半對數(shù)坐標(biāo)系下呈一條下降的直線,具有指數(shù)分布的特征,即P(k)~e-k/a。這一分布特征表明網(wǎng)絡(luò)中有極少數(shù)節(jié)點(diǎn)的度非常大,而多數(shù)節(jié)點(diǎn)的度很小。所以,在可靠性方面,該網(wǎng)絡(luò)對隨機(jī)故障的抗毀能力較強(qiáng),但如果是有選擇地讓度很大的節(jié)點(diǎn)失效,則網(wǎng)絡(luò)很容易崩潰。這與前面的分析是一致的。
物流網(wǎng)絡(luò)是物流活動得以進(jìn)行的基礎(chǔ),其效率直接決定了物流系統(tǒng)效率的高低。從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本來看,線狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)最低,而完全圖網(wǎng)絡(luò)最高;從效率來看,由高到低分別是完全圖、星狀、軸輻式、樹狀、網(wǎng)狀和線狀網(wǎng)絡(luò);從可靠性來看,完全圖網(wǎng)絡(luò)最強(qiáng),線狀網(wǎng)絡(luò)最弱,其余類型的網(wǎng)絡(luò)則表現(xiàn)出對隨機(jī)攻擊的可靠性和對蓄意攻擊的脆弱性。在物流網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)中,應(yīng)該根據(jù)貨物的特性以及在物流成本、效率、可靠性等方面的需要選擇適合的網(wǎng)絡(luò)類型。
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StudyofModernLogisticsNetwork
LIUCunxu1*,XIONGZonghui2,HUOLiya1,CHENJiaxiang1
(1.Chengdu Normal University, Chengdu 611130, China; 2. Government of Wenjiang, Chengdu 611130, China)
By the study of the structure types of logistics network, an efficient network could be built. This article divided Logistics network to several typical types according to their different division of the structure. The study indicated that the line network is the most inexpensive, the complete network is the most efficient, and the complete network is the most reliable. The empirical analysis had certified these conclusions.
logistics network; structure type; characteristics of network
2013-06-05
四川省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目“現(xiàn)代物流管理——理論與實(shí)踐”(11SA186)
劉存緒(1954- ),男(漢族),四川成都人,教授,研究生,研究方向:經(jīng)濟(jì)學(xué),通信作者郵箱:Liucunxu@sina.com。
熊宗輝(1971- ),男(漢族),四川營山人,碩士,研究方向:區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)。
F506
A
2095-5383(2013)04-0089-03